【導(dǎo)讀：自2002年我國(guó)實(shí)行“廠網(wǎng)分開(kāi)，競(jìng)價(jià)上網(wǎng)”，發(fā)電廠開(kāi)始作為一個(gè)獨(dú)立企業(yè)，直接參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。安全生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)高效是企業(yè)追求的最高目標(biāo)，電廠自動(dòng)化成為這些發(fā)電廠達(dá)到這一目標(biāo)的必要手段。如今，我國(guó)幾乎所有火電廠都安裝了集散控制系統(tǒng)（DCS）。然而，隨著技術(shù)發(fā)展以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，火電廠對(duì)自動(dòng)化產(chǎn)品又提出了新的要求。】

　　現(xiàn)場(chǎng)總線是火電廠自動(dòng)化一大趨勢(shì)

　　作為目前最新型的控制系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS）是對(duì)傳統(tǒng)DCS產(chǎn)品的升級(jí)，是一種全計(jì)算機(jī)、全數(shù)字、雙向通信的新型控制系統(tǒng)，將會(huì)給火電廠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及提高治理水平帶來(lái)實(shí)實(shí)在在的效益。

　　“現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在火電廠的應(yīng)用在我國(guó)還僅處于試點(diǎn)階段，試點(diǎn)多為在火電廠部分領(lǐng)域的應(yīng)用。如2006年投運(yùn)的采用Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的華能玉環(huán)電廠4×1000?MW超超臨界燃煤機(jī)組水處理控制系統(tǒng)。”中國(guó)儀器儀表行業(yè)協(xié)會(huì)副秘書(shū)長(zhǎng)董景辰介紹說(shuō)，全部采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的電廠目前正在籌備之中，位于吉林省，將采用進(jìn)口設(shè)備。

　　而我國(guó)目前現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)也有了進(jìn)一步發(fā)展。2010年3月，西安熱工院承擔(dān)的“自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的電站現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS165的研究和開(kāi)發(fā)”通過(guò)驗(yàn)收，該系統(tǒng)開(kāi)創(chuàng)了國(guó)內(nèi)自主、獨(dú)立研發(fā)Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線主站系統(tǒng)的開(kāi)端。“在FCS165系統(tǒng)的研發(fā)過(guò)程中，我們考慮到國(guó)內(nèi)DCS的應(yīng)用情況，在使用常規(guī)DCS的基礎(chǔ)上加入Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。因此，F(xiàn)CS165既不是單純的DCS也不是完全的FCS，可以說(shuō)是DCS向著FCS的過(guò)度。” 西安熱工研究院有限公司現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)部工程師崔逸群如是解釋。

　　據(jù)介紹，該系統(tǒng)已在華能金陵電廠2臺(tái)1000?MW超超臨界機(jī)組的凈水和廢水車(chē)間穩(wěn)定運(yùn)行了一年兩個(gè)月，2010年9月后，華能秦嶺電廠2臺(tái)600?MW機(jī)組的主控和輔控將使用這套系統(tǒng)。

　　與傳統(tǒng)DCS傳輸模擬信號(hào)不同，F(xiàn)CS通道傳出的是全數(shù)字量信號(hào)，極大地提高了現(xiàn)場(chǎng)信息化的水平，實(shí)現(xiàn)的控制也更豐富；而且還可以實(shí)時(shí)診斷各儀表儀器的工作質(zhì)量，減少現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行和維護(hù)工作量。

　　然而，由于用戶對(duì)FCS在經(jīng)濟(jì)性，安全性等諸多方面還存在疑慮，目前的應(yīng)用情況并不樂(lè)觀。“一方面，國(guó)內(nèi)FCS起步較晚，整體技術(shù)比國(guó)外落后，尤其是在主站系統(tǒng)方面，國(guó)內(nèi)的儀器儀表大都無(wú)法實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，國(guó)外產(chǎn)品價(jià)格較高，從而限制了我國(guó)FSC的應(yīng)用。另一方面，穩(wěn)定運(yùn)行和安全生產(chǎn)是電廠的首要考慮的因素，在目前第四代DCS系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，很多電廠不愿意更換控制系統(tǒng)，這也是造成FCS應(yīng)用面臨阻力的主觀因素所在。”崔逸群道出了個(gè)中原因。

　　他同時(shí)強(qiáng)調(diào)，F(xiàn)CS信號(hào)傳輸?shù)耐ㄓ嵥俾屎蛨?zhí)行效率很高，在整個(gè)閉環(huán)回路中完成控制指令的過(guò)程和DCS相比不存在延遲和效率低下；為了提高安全性，現(xiàn)場(chǎng)總線對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和電動(dòng)馬達(dá)等重要設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸全部采用冗余Profibus-DP通訊接口，保證主站和從站之間通訊數(shù)據(jù)冗余。

　　但目前應(yīng)用于我國(guó)試點(diǎn)工程的FCS還不是真正意義上的現(xiàn)場(chǎng)總線，杭州和利時(shí)自動(dòng)化有限公司副總經(jīng)理孟天林告訴記者，對(duì)于以提高機(jī)組運(yùn)行效率、煤耗降低為首要任務(wù)的火電廠而言，現(xiàn)在還不是推廣FCS的好時(shí)機(jī)。據(jù)了解，雖然FCS從概念上來(lái)講是對(duì)DCS的升級(jí)，但由于目前應(yīng)用于試點(diǎn)工程的FCS只有占傳輸量40%的模擬量采用現(xiàn)場(chǎng)總線，另外60%的開(kāi)關(guān)量還需要傳統(tǒng)DCS來(lái)控制，而且造價(jià)要比傳統(tǒng)DCS高。“等到FCS的應(yīng)用真正成熟，技術(shù)管理更簡(jiǎn)捷，價(jià)格也有所降低時(shí)，國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)再考慮跟進(jìn)也未嘗不可。”他說(shuō)。

　　可以肯定的是，盡管在國(guó)內(nèi)外將現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)應(yīng)用在火電廠的例子并不多，但作為一種未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，掌握相關(guān)技術(shù)和設(shè)備制造能力的重要意義不言而喻，我國(guó)已經(jīng)搶占了先機(jī)。

　　安全政策護(hù)航電廠自動(dòng)化發(fā)展

　　在自動(dòng)化產(chǎn)品之于火電廠越來(lái)越重要的今天，火電廠對(duì)自動(dòng)化產(chǎn)品的安全性也提出了新的要求。

　　“在功能安全方面，我國(guó)即將出臺(tái)的火電廠設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，電廠中鍋爐和汽輪機(jī)的保護(hù)系統(tǒng)必須采用獲得整體安全等級(jí)認(rèn)證的系統(tǒng)，要求達(dá)到安全等級(jí)SIL3。這是一個(gè)新規(guī)定，控制系統(tǒng)制造商和儀表制造商都要作出相應(yīng)的調(diào)整來(lái)適應(yīng)這一新情況。” 董景辰告訴記者。

　　新規(guī)定對(duì)鍋爐和汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的安全等級(jí)認(rèn)證要求也對(duì)相關(guān)企業(yè)提出了新的挑戰(zhàn)。SIL3等級(jí)已經(jīng)是一個(gè)較高的要求。過(guò)去這部分功能是由DCS系統(tǒng)完成，新規(guī)定一旦出臺(tái)，沒(méi)有經(jīng)過(guò)安全認(rèn)證的DCS系統(tǒng)就不能包括這部分功能，要改為采用專(zhuān)門(mén)的安全保護(hù)系統(tǒng)（EDS），例如Triconex系統(tǒng)、HIMA系統(tǒng)等。如果想繼續(xù)采用DCS系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，則國(guó)內(nèi)DCS的制造商需要就此做相應(yīng)的技術(shù)改進(jìn)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行安全等級(jí)檢測(cè)，取得認(rèn)證之后才能使用。

　　“安全等級(jí)認(rèn)證過(guò)程是非常嚴(yán)格的，需要從系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)始貫徹一系列安全的要求，貫穿整個(gè)設(shè)計(jì)、制造和維護(hù)過(guò)程。如果DCS系統(tǒng)沒(méi)有通過(guò)認(rèn)證，電廠就只能購(gòu)買(mǎi)達(dá)到要求的專(zhuān)業(yè)保護(hù)系統(tǒng)產(chǎn)品，這樣會(huì)增加電廠控制系統(tǒng)整體構(gòu)架的復(fù)雜性。目前在2009年開(kāi)始的試點(diǎn)項(xiàng)目中所用的保護(hù)系統(tǒng)采用的還是國(guó)外產(chǎn)品。”董景辰介紹說(shuō)。

　　提高自動(dòng)化產(chǎn)品的響應(yīng)速度

　　“隨著我國(guó)節(jié)能減排工作的不斷深入，火電廠在安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下開(kāi)始追求高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，如何通過(guò)對(duì)火電廠自動(dòng)化產(chǎn)品的優(yōu)化控制，使機(jī)組更經(jīng)濟(jì)、更優(yōu)化地運(yùn)行是目前用戶關(guān)心的主要問(wèn)題，也是火電廠自動(dòng)化產(chǎn)品面臨的重要課題。”孟天林指出。

　　對(duì)此，董景辰表示贊同，并指出，通過(guò)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)能耗下降，也是一個(gè)電廠核心競(jìng)爭(zhēng)力的體現(xiàn)。

　　而在智能電網(wǎng)概念如火如荼的大背景下，發(fā)電環(huán)節(jié)的智能化也呼之欲出。“之所以智能電網(wǎng)的建立會(huì)對(duì)火電廠產(chǎn)生影響，原因就在于隨著新能源的發(fā)展，在電網(wǎng)中接入如風(fēng)能、太陽(yáng)能等不穩(wěn)定電源時(shí)，會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成很大的沖擊，因此要配備具有一定調(diào)節(jié)能力的電廠作為補(bǔ)充，配套調(diào)峰。這項(xiàng)任務(wù)交給了火電。”董景辰強(qiáng)調(diào)。

　　據(jù)了解，一般情況下，火電廠是利用汽機(jī)的蓄能功能來(lái)調(diào)節(jié)負(fù)荷，而快速調(diào)節(jié)負(fù)荷變化就需要突然加大蒸汽流量，來(lái)釋放蓄能。但由于汽機(jī)蓄能是有限的，而且不能持續(xù)釋放，如果依靠增加鍋爐供熱來(lái)增加蓄能，需要對(duì)煤粉加熱燃燒，這個(gè)過(guò)程勢(shì)必比較漫長(zhǎng)，因此目前火電機(jī)組的負(fù)荷響應(yīng)能力相對(duì)較差。據(jù)了解，火電的調(diào)節(jié)范圍為額定輸出的30%~90%，一般最低為50%，否則會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生危險(xiǎn)。

　　“機(jī)組負(fù)荷快速變化有很多制約因素，現(xiàn)在已經(jīng)有企業(yè)在研究電力控制方案，以期改善控制策略提高火電機(jī)組快速調(diào)峰的能力”。董景辰補(bǔ)充說(shuō)。

　　采訪結(jié)束時(shí)，董景辰還對(duì)致力于火電廠自動(dòng)化技術(shù)研發(fā)的企業(yè)提出了更高的期望，“現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)和安全是火電廠自動(dòng)化的兩大趨勢(shì)，相關(guān)企業(yè)要改變以往只研究自動(dòng)化系統(tǒng)的研發(fā)路子，逐漸轉(zhuǎn)向研究火電廠自動(dòng)化整體解決方案，也就是說(shuō)研究如何將系統(tǒng)與控制策略相結(jié)合，適應(yīng)快速調(diào)整負(fù)荷等新的需求。與此同時(shí)，儀器儀表廠商也要注重提高產(chǎn)品質(zhì)量、可靠性和穩(wěn)定性，爭(zhēng)取走高端路線，做高端產(chǎn)品，進(jìn)入服務(wù)大電廠的主流市場(chǎng)。”（張 蘭）

火電廠自動(dòng)化市場(chǎng)向好